特開 2024-104677 鉄源の利用方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024104677

(43)【公開日】2024-08-05

(54)【発明の名称】鉄源の利用方法

(51)【国際特許分類】

   C21C 5/28 20060101AFI20240729BHJP

   C21C 1/02 20060101ALI20240729BHJP

【ＦＩ】

C21C5/28 D

C21C1/02 101

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023009017

(22)【出願日】2023-01-24

(71)【出願人】

【識別番号】000001258

【氏名又は名称】ＪＦＥスチール株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100103850

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 秀▲てつ▼

(74)【代理人】

【識別番号】100105854

【弁理士】

【氏名又は名称】廣瀬 一

(74)【代理人】

【識別番号】100116012

【弁理士】

【氏名又は名称】宮坂 徹

(74)【代理人】

【識別番号】100066980

【弁理士】

【氏名又は名称】森 哲也

(72)【発明者】

【氏名】城 慎之介

【テーマコード（参考）】

4K014

4K070

【Ｆターム（参考）】

4K014AA02

4K014AB03

4K014AD23

4K014BB01

4K014CE01

4K070AB05

4K070AB11

4K070AC02

4K070AC07

4K070BC12

4K070BC15

4K070EA02

(57)【要約】

【課題】製鋼スラグを鉄源として用いる場合において、精錬負荷の増加を抑制することができる、鉄源の利用方法を提供すること。
【解決手段】製鋼スラグを破砕し磁力選別して得た粉粒状地金を溶銑に添加する添加工程と、前記添加工程の後、前記溶銑に溶銑脱硫処理を施す脱硫工程と、を備え、前記粉粒状地金は、ＣａＯとＳとを含む。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

製鋼スラグを破砕し磁力選別して得た粉粒状地金を溶銑に添加する添加工程と、
前記添加工程の後、前記溶銑に溶銑脱硫処理を施す脱硫工程と、
を備え、
前記粉粒状地金は、ＣａＯとＳとを含む、鉄源の利用方法。

【請求項2】

前記添加工程では、溶銑鍋に充填された前記溶銑に前記粉粒状地金を添加する、請求項１に記載の鉄源の利用方法。

【請求項3】

前記粉粒状地金の成分は、ＣａＯが１５ｍａｓｓ％以上３５ｍａｓｓ％以下、Ｔ．Ｆｅが４０ｍａｓｓ％以下、Ｍ．Ｆｅが１０ｍａｓｓ％以上、塩基度が２．５以上を満たす、請求項１又は２に記載の鉄源の利用方法。

【請求項4】

前記粉粒状地金の成分は、Ｓが０．００１ｍａｓｓ％以上０．０５ｍａｓｓ％以下を満たす、請求項３に記載の鉄源の利用方法。

【請求項5】

前記粉粒状地金の粒径は、０．５ｍｍ以上５ｍｍ以下を満たす、請求項４に記載の鉄源の利用方法。

【請求項6】

前記溶銑鍋の充填量は、２００ｔ以上４００ｔ以下であり、
前記溶銑の成分は、Ｓｉが０．０１ｍａｓｓ％以上１．０ｍａｓｓ％以下、Ｃが４．０ｍａｓｓ％以上５．３ｍａｓｓ％以下を満たす、請求項２に記載の冷鉄源の利用方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、鉄源の利用方法に関する。

【背景技術】

【0002】

製鋼工程では、鉄歩留りの向上を目的として、溶鉄への冷鉄源の添加が行われている。例えば、特許文献１では、溶銑鍋に付着する地金量を抑制しつつ冷鉄源を溶銑鍋に投入することができる技術を提供している。また、特許文献２では、空の溶銑鍋に冷鉄源を入置することで熱ロス削減する技術を提供している。
また、製鋼工程では様々なスラグが発生しており、このスラグには不純物（ＳｉやＰ、Ｓ、Ｍｎ、Ａｌなどの酸化物）と鉄分とが含まれている。この鉄分を回収して、鉄源として再利用することが行われている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１４－１８９８４１号公報

【特許文献2】特開２００７－１１３０５５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、特許文献１の技術では、投入する冷鉄源の成分については触れておらず、冷鉄源が溶銑に溶けた後にピックアップする不純物の除去をするには副原料のコストが大幅に増加する可能性がある。また、特許文献２の技術についても、成分に関する記載がなく、次工程で副原料のコストが増加する可能性がある。
また、製鋼スラグを溶鉄に添加した場合、製鋼スラグには不純物が多く含まれていることから、精錬コストの悪化が見込まれる。特にＳは酸化反応での除去ができないため、精錬コストが大幅に悪化することが問題となる。

【0005】

そこで、本発明は、上記の課題に着目してなされたものであり、製鋼スラグを鉄源として用いる場合において、精錬負荷の増加を抑制することができる、鉄源の利用方法を提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0006】

（１）本発明の一態様によれば、製鋼スラグを破砕し磁力選別して得た粉粒状地金を溶銑に添加する添加工程と、上記添加工程の後、上記溶銑に溶銑脱硫処理を施す脱硫工程と、を備え、上記粉粒状地金は、ＣａＯとＳとを含む、鉄源の利用方法が提供される。
（２）上記（１）の構成において、上記添加工程では、溶銑鍋に充填された上記溶銑に上記粉粒状地金を添加する。
（３）上記（１）又は（２）の構成において、上記粉粒状地金の成分は、ＣａＯが１５ｍａｓｓ％以上３５ｍａｓｓ％以下、Ｔ．Ｆｅが２０ｍａｓｓ％以上４０ｍａｓｓ％以下、Ｍ．Ｆｅが１０ｍａｓｓ％以上、塩基度が２．５以上を満たす。
（４）上記（１）～（３）のいずれか１つの構成において、上記粉粒状地金の成分は、Ｓが０．００１％以上０．０５％以下を満たす。
（５）上記（１）～（４）のいずれか１つの構成において、上記粉粒状地金の粒径は、０．５ｍｍ以上５ｍｍ以下を満たす。
（６）上記（１）～（５）のいずれか１つの構成において、上記溶銑鍋の充填量は、２００ｔ以上４００ｔ以下であり、上記溶銑の成分は、Ｓｉが０．０１ｍａｓｓ％以上１．０ｍａｓｓ％以下、Ｃが４．０ｍａｓｓ％以上５．３ｍａｓｓ％以下を満たす。

【発明の効果】

【0007】

本発明の一態様によれば、製鋼スラグを鉄源として用いる場合において、精錬負荷の増加を抑制することができる、鉄源の利用方法が提供される。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本発明の一実施形態における添加工程を示す模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下の詳細な説明では、図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付し、重複する説明を省略する。各図面は模式的なものであり、現実のものとは異なる場合が含まれる。また、以下に示す実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された請求項が規定する技術的範囲内において種々の変更を加えることができる。

【0010】

＜鉄源の利用方法＞
図１を参照して、本発明の一実施形態に係る鉄源の利用方法を説明する。本実施形態では、製鋼スラグを粉砕し磁力選別して得た粉粒状地金を溶銑に添加する添加工程を行った後に、溶銑に脱硫処理を施す脱硫工程を行う。なお、添加工程と脱硫工程との間では、他の精錬処理は行われないものとする。

【0011】

添加工程では、図１に示すように、溶銑鍋１に充填された溶銑２に、粉粒状地金３を上方から自由落下させることによって投入する。粉粒状地金３は、転炉等で発生した製鋼スラグを粉砕し磁力選別して得られ、ＣａＯとＳとを含む。粉粒状地金３にＣａＯが含まれることにより、脱硫工程において含有されるＣａＯが脱硫剤としての役割を担うため、脱硫工程における粉粒状地金３中のＳのピックアップによる脱硫剤の増加を抑制することができる。

【0012】

粉粒状地金３の成分は、ＣａＯが１５ｍａｓｓ％以上３５ｍａｓｓ％以下、塩基度が２．５以上を満たすことが好ましく、ＣａＯが１５ｍａｓｓ％以上３０ｍａｓｓ％以下、塩基度が２．５以上を満たすことがより好ましい。粉粒状地金３の含有成分として、ＣａＯを１５ｍａｓｓ％以上、塩基度を２．５以上とすることで、脱硫工程における脱硫剤の役割を十分に担うことができ、脱硫剤の増加を抑えることができる。なお、塩基度は、粉粒状地金３の含有成分における、ＣａＯ含有量（ｍａｓｓ％）に対するＳｉＯ_２含有量（ｍａｓｓ％）の比である。つまり、粉粒状地金３には、ＣａＯ含有量と塩基度とに応じて、ＳｉＯ_２も成分として含まれる。また、粉粒状地金３の含有成分として、ＣａＯが３５ｍａｓｓ％超となると、粉粒状地金３に含まれる鉄分が少なくなることから、鉄歩留りの向上効果が小さくなる。このため、鉄歩留りの向上効果に対する熱ロス（溶銑温度の低下）の影響が大きくなり、製造コストが悪化する。

【0013】

また、粉粒状地金３の成分は、Ｔ．Ｆｅ（全鉄分）が４０ｍａｓｓ％以下、Ｍ．Ｆｅ（金属鉄分）が１０ｍａｓｓ％以上を満たすことが好ましい。製鋼スラグから得られる粉粒状地金３には、鉄分として、金属鉄分の他に、ＦｅＯやＦｅ_２Ｏ_３といった酸化鉄分が含まれる。粉粒状地金３のＴ．Ｆｅの含有量が多くなると、酸化鉄分も多くなるため、粉粒状地金３の添加によって溶銑２中の酸素濃度が高くなり、脱硫工程での脱硫効率が低下する懸念がある。このため、Ｔ．Ｆｅが４０ｍａｓｓ％超となる場合、酸化鉄の含有量も多くなることから、脱硫工程における脱硫効率が低下する。このため、粉粒状地金３のＴ．Ｆｅの含有量は、４０ｍａｓｓ％以下であることが好ましい。また、粉粒状地金３のＭ．Ｆｅの含有量が１０ｍａｓｓ％未満となる場合、鉄歩留りの向上効果に対する熱ロスの影響が大きくなり、製造コストが悪化する。

【0014】

さらに、粉粒状地金３の成分は、Ｓが０．００１ｍａｓｓ％以上０．０５ｍａｓｓ％以下を満たすことが好ましい。粉粒状地金３のＳの含有量が、０．０５ｍａｓｓ％超となると、粉粒状地金３から溶銑２へのＳのピックアップが大きくなり、またピックアップする量のばらつきも大きくなることから、脱硫工程における脱硫剤の削減効果が小さくなる。
さらに、粉粒状地金３の粒径は、０．５ｍｍ以上５ｍｍ以下を満たす。粉粒状地金３の粒径が０．５ｍｍ未満の場合、発塵リスクが高まる。一方、粉粒状地金３の粒径が５ｍｍ超の場合、脱硫工程において溶解していない粉粒状地金３が溶銑鍋１内の耐火物に損傷を与える恐れがある。

【0015】

溶銑２の成分は、Ｓｉが０．０１ｍａｓｓ％以上１．０ｍａｓｓ％以下、Ｃが４．０ｍａｓｓ％以上５．３ｍａｓｓ％以下を満たすことが好ましい。また、溶銑鍋１の充填量、つまり溶銑鍋１に収容可能な溶銑２の量は、２００ｔ以上４００ｔ以下であることが好ましい。
脱硫工程では、粉粒状地金３が添加された溶銑２に脱硫処理を施す。脱硫工程における脱硫処理方法は特に限定されないが、例えば、機械撹拌式の脱硫処理方法を用いることができる。

【0016】

＜変形例＞
以上で、特定の実施形態を参照して本発明を説明したが、これら説明によって発明を限定することを意図するものではない。本発明の説明を参照することにより、当業者には、開示された実施形態とともに種々の変形例を含む本発明の別の実施形態も明らかである。従って、特許請求の範囲に記載された発明の実施形態には、本明細書に記載したこれらの変形例を単独または組み合わせて含む実施形態も網羅すると解すべきである。
例えば、上記実施形態では、粉粒状地金３の添加方法として、溶銑２の上方から粉粒状地金３を投入するとしたが、本発明はかかる例に限定されない。粉粒状地金３の添加方法は、特に限定されるものではなく、例えば、インジェクションランスを用いて溶銑２へ吹き込む等の他の添加方法であってもよい。

【0017】

また、上記実施形態では、添加工程では溶銑鍋１に充填された溶銑２に粉粒状地金３を添加し、添加工程の直後に脱硫工程が行われるとしたが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、粉粒状地金３は脱硫処理前の溶銑２に添加されればよく、トーピード等の他の溶銑容器に収容された溶銑２や、高炉から出銑した溶銑２に行われる鋳床脱珪処理中の溶銑２であってもよい。なお、溶銑容器に粉粒状地金３を予め入れ置きしておき、その後、溶銑容器に溶銑２を装入する場合、溶銑装入時に発塵をして操業トラブルや歩留りの悪化を引き起こす可能性がある。しかし、溶銑容器に収容された溶銑２に粉粒状地金３を添加することで、このようなリスクを低減することができる。

【実施例0018】

次に、本発明者らが行った実施例について説明する。本実施例では、上記実施形態の添加工程と脱硫工程とを行い、脱硫工程における脱硫剤の使用量について評価した。溶銑鍋１の充填量は、２００ｔ以上４００ｔ以下である。溶銑２の成分は、Ｓｉが０．０１ｍａｓｓ％以上１．０ｍａｓｓ％以下、Ｃが４．０ｍａｓｓ％以上５．３ｍａｓｓ％以下である。添加工程で添加する粉粒状地金３の成分は、ＣａＯが１５ｍａｓｓ％以上３５ｍａｓｓ％以下、Ｓが０．００１ｍａｓｓ％以上０．０５ｍａｓｓ%以下、Ｔ．Ｆｅが２０ｍａｓｓ％以上４０ｍａｓｓ％以下、Ｍ．Ｆｅが１０ｍａｓｓ％以上、塩基度が２．５以上である。粉粒状地金３の粒径は、０．５ｍｍ以上５ｍｍ以下である。粉粒状地金３の添加量は、溶銑１ｔ当たりに対して、２．５ｋｇ以上７．０ｋｇ以下である。

【0019】

実施例では、脱硫工程での脱硫剤の実際の使用量と、粉粒状地金３に含まれるＳによって溶銑２中のＳが上昇した場合における脱硫剤の使用量（ピックアップ分を考慮した使用量）とを比較することで、脱硫剤の削減量を評価した。この結果、脱硫剤のピックアップ分を考慮した使用量に対して、実際の使用量は３８％削減できることを確認した。つまり、上記実施形態に係る鉄源の利用方法によれば、製鋼スラグを鉄源として用いる場合において、精錬負荷の増加を抑制することができることが確認できた。

【符号の説明】

【0020】

１ 溶銑鍋
２ 溶銑
３ 粉粒状地金

【図1】